KR101850365B1 - 레이저 가공 장치, 이를 이용한 레이저 가공 방법 및 이에 사용되는 레이저 조사 유닛 - Google Patents

레이저 가공 장치, 이를 이용한 레이저 가공 방법 및 이에 사용되는 레이저 조사 유닛 Download PDF

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Abstract

레이저 가공 장치가 개시된다. 개시된 레이저 가공 장치는, 제1 레이저 빔을 생성하는 레이저 광원; 상기 레이저 광원과 가공 대상물 사이에 배치되며, 상기 제1 레이저 빔의 빔 형상 및 빔 프로파일을 조정한 제2 레이저 빔을 상기 가공 대상물에 조사하는 레이저 조사 유닛;을 포함하며, 상기 레이저 조사 유닛은, 상기 제1 레이저 빔의 제1 방향으로 양 측부를 차단하는 슬릿을 가지는 마스크와, 상기 제1 레이저 빔의 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 폭을 조정하도록 구성된 제1 실린드리컬 렌즈와, 상기 제1 레이저 빔의 상기 제1 방향으로 길이를 조정하도록 구성된 제2 실린드리컬 렌즈를 포함한다.

Description

레이저 가공 장치, 이를 이용한 레이저 가공 방법 및 이에 사용되는 레이저 조사 유닛 {Laser processing apparatus, laser processing method using the same and laser radiation unit}
본 발명은 레이저 가공 장치, 이를 이용한 레이저 가공 방법 및 이에 사용되는 레이저 조사 유닛에 관한 것이다.
레이저 가공 장치는 레이저 빔을 이용하여 가공 대상물을 가공하기 위한 장치를 말한다. 레이저 가공 장치는 레이저 빔을 생성하는 레이저 광원과, 가공 대상물에 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사 유닛을 포함한다.
다만, 레이저 빔의 빔 프로파일은 길이 방향으로 일정한 빔 세기를 가지지 않을 수 있다. 예를 들어, 레이저 빔의 빔 프로파일은 가우시안 분포를 가질 수 있다. 이와 같이, 가우시안 분포를 가지는 레이저 빔에 의해 가공 대상물을 가공할 경우, 가공 대상물에 가해지는 레이저 빔의 빔 세기는 부분적으로 달라지게 되며, 그에 따라 가공 대상물이 균일한 깊이로 가공되지 못한다.
이러한 레이저 가공 장치에 의한 가공 품질의 열화를 방지하기 위한 시도의 일 예로서, 레이저 조사 유닛이 회절 광학계(Diffractive Optical Element)를 포함하는 구조를 고려할 수 있다.
회절 광학계는 레이저 빔의 굴절과 반사를 이용하여 레이저 빔의 빔 프로파일을 조정하는 것으로서, 이러한 회절 광학계를 이용할 경우 이론적으로 빔 프로파일을 개선할 수 있다. 그러나. 실제로 회절 광학계는 입사빔의 빔 프로파일에 매우 민감하며, 레이저 조사 유닛의 광정렬 상태에 매우 의존적이기 때문에, 이론적인 결과와 실제 결과에서 매우 큰 차이를 가지게 된다.
이러한 이론적인 결과와 실제 결과 사이의 큰 차이로 인해, 가공 대상물이 깨지기 쉬운 취성을 가지는 저유전 물질층을 포함하는 반도체 웨이퍼일 경우에는, 회절 광학계를 포함하는 레이저 조사 유닛을 사용하는 것이 매우 까다롭다.
한편, 레이저 빔의 빔 형상은, 사각형이 아닌, 원형이거나 타원일 수 있다. 이러한 레이저 빔이 가공 대상물에 소정 방향으로 이동하며 조사될 경우, 가공 대상물은 영역 별로 레이저 빔이 조사되는 시간이 달라지게 된다. 그에 따라, 가공 대상물이 균일한 깊이로 가공되지 못한다.
이러한 레이저 가공 장치에 의한 가공 품질의 열화를 방지하기 위한 시도의 다른 예로서, 레이저 조사 유닛이 복수의 실린드리컬 렌즈를 포함하는 구조를 고려할 수 있다. 복수의 실린드리컬 렌즈에 의해, 레이저 빔의 빔 형상의 길이와 폭을 조정할 수 있다.
그러나, 복수의 실린드리컬 렌즈를 포함하더라도, 레이저 빔의 빔 형상은 양 단부가 곡선 형태를 가지게 된다. 그에 따라, 레이저 빔이 소정 방향으로 이동할 경우, 가공 대상물에 레이저 빔이 조사되는 시간은 여전히 영역 별로 달라지게 되어, 결국 만족스러운 가공 결과를 얻지 못하게 된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 레이저 가공 장치, 이를 이용한 레이저 가공 방법 및 이에 사용되는 레이저 조사 유닛을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이저 가공 장치는,
제1 레이저 빔을 생성하는 레이저 광원;
상기 레이저 광원과 가공 대상물 사이에 배치되며, 상기 제1 레이저 빔의 빔 형상 및 빔 프로파일을 조정한 제2 레이저 빔을 상기 가공 대상물에 조사하는 레이저 조사 유닛;을 포함하며,
상기 레이저 조사 유닛은,
상기 제1 레이저 빔의 제1 방향으로 양 측부를 차단하는 슬릿을 가지는 마스크와,
상기 제1 레이저 빔의 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 폭을 조정하도록 구성된 제1 실린드리컬 렌즈와,
상기 제1 레이저 빔의 상기 제1 방향으로 길이를 조정하도록 구성된 제2 실린드리컬 렌즈를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 실린드리컬 렌즈는 제1 초점 거리를 가지며, 상기 제2 실린드리컬 렌즈는 제2 초점 거리를 가지며, 상기 제1 초점 거리는 제2 초점 거리보다 길 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 레이저 광원과 상기 제2 실린드리컬 렌즈 사이에 제1 실린드리컬 렌즈가 배치되며, 상기 레이저 광원과 상기 제1 실린드리컬 렌즈 사이에 상기 마스크가 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 레이저 빔의 제1 방향으로 길이는, 상기 슬릿의 제1 방향으로 폭, 상기 마스크와 상기 제2 실린드리컬 렌즈 사이의 광 경로 길이 및 상기 제2 실린드리컬 렌즈와 상기 가공 대상물 사이의 거리에 의해 결정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 가공 대상물 또는 상기 레이저 조사 유닛 중 적어도 하나가 상기 제2 방향으로 이동 가능하며, 상기 제2 레이저 빔이 상기 제2 방향을 따라 상기 가공 대상물에 조사될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 레이저 빔이 상기 제2 방향을 따라 상기 가공 대상물에 조사될 때, 상기 가공 대상물에 복수 개의 빔 스팟이 나타나며, 상기 복수 개의 빔 스팟 각각의 상기 제1 방향으로 단부의 폭은 인접한 빔 스팟 사이의 거리 이상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이저 빔의 빔 형상은 원형이며, 상기 제2 레이저 빔의 빔 형상은 상기 제1 방향으로 양 단부가 상기 제2 방향과 평행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 레이저 조사 유닛은 상기 마스크와 상기 제2 실린드리컬 렌즈 사이의 광경로 길이를 조절하는 광경로 길이 조절부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광경로 길이 조절부는, 상기 제1 레이저 빔을 반사하는 제1면 및 제2면을 가지며, 상기 제2 레이저 빔의 조사 방향과 교차하는 방향으로 이동 가능한 복수의 바이 프리즘(Bi-prism)과, 상기 제1면에 의해 반사된 제1 레이저 빔을 상기 제2면을 향하도록 반사하는 적어도 하나의 반사 미러를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이저 가공 방법은,
마스크에 의해, 입사된 제1 레이저 빔의 제1 방향으로 양 측부를 차단하는 단계;
제1 실린드리컬 렌즈에 의해, 상기 제1 레이저 빔의 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 폭을 조정하는 단계;
제2 실린드리컬 렌즈에 의해, 상기 제1 레이저 빔의 상기 제1 방향으로 길이를 조정하는 단계; 및
상기 제2 실린드리컬 렌즈를 통과한 제2 레이저 빔을 상기 제2 방향을 따라 가공 대상물에 조사하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 레이저 조사 유닛은,
입사된 제1 레이저 빔과 다른 빔 형상 및 다른 빔 프로파일을 가지는 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하는 유닛으로서,
상기 제1 레이저 빔의 제1 방향으로 양 측부를 차단하는 슬릿을 가지는 마스크;
상기 제1 레이저 빔의 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 폭을 조정하도록 구성된 제1 실린드리컬 렌즈; 및
상기 제1 레이저 빔의 상기 제1 방향으로 길이를 조정하도록 구성된 제2 실린드리컬 렌즈;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 실린드리컬 렌즈는 제1 초점 거리를 가지며, 상기 제2 실린드리컬 렌즈는 제2 초점 거리를 가지며, 상기 제1 초점 거리는 제2 초점 거리보다 길 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 레이저 빔의 제1 방향으로 길이는, 상기 슬릿의 제1 방향으로 길이, 상기 마스크와 상기 제2 실린드리컬 렌즈 사이의 광 경로 길이 및 상기 제2 실린드리컬 렌즈와 상기 가공 대상물 사이의 거리에 의해 결정될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 레이저 빔이 상기 제2 방향을 따라 상기 가공 대상물에 조사될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 레이저 빔이 상기 제2 방향을 따라 상기 가공 대상물에 조사될 때, 상기 가공 대상물에 복수 개의 빔 스팟이 나타나며, 상기 복수 개의 빔 스팟 각각의 상기 제1 방향으로 단부의 폭은 인접한 빔 스팟 사이의 거리 이상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 레이저 빔의 빔 형상은 원형이며, 상기 제2 레이저 빔의 빔 형상은 상기 제1 방향으로 양 단부가 상기 제2 방향과 평행할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 레이저 빔의 빔 프로파일은, 최대 빔 세기가 최소 빔 세기의 5배 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 레이저 조사 유닛은 상기 마스크와 상기 제2 실린드리컬 렌즈 사이의 광경로 길이를 조절하는 광경로 길이 조절부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 광경로 길이 조절부는, 상기 제1 레이저 빔을 반사하는 제1면 및 제2면을 가지며, 상기 제2 레이저 빔의 조사 방향과 교차하는 방향으로 이동 가능한 복수의 바이 프리즘(Bi-prism)과, 상기 제1면에 의해 반사된 제1 레이저 빔을 상기 제2면을 향하도록 반사하는 적어도 하나의 반사 미러를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공 장치, 이를 이용한 레이저 가공 방법 및 이에 사용되는 레이저 조사 유닛은, 레이저 빔의 빔 프로파일 및 빔 형상을 조정함으로써, 취성을 가지는 저유전 물질층에 대한 균일한 깊이의 가공을 실시할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 설명하기 위한 도면이며,
도 2a 및 도 2b는 도 1의 가공 대상물을 설명하기 위한 도면이다. 도 2b는 도 2a의 일부 단면도이다.
도 3a는 비교예에 따라 제2 레이저 빔이 가우시안 분포를 가지는 예를 나타낸 것이며, 도 3b는 도 3a의 제2 레이저 빔에 의해 가공 영역이 가공된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 비교예에 따라 타원 형상의 빔 형상을 가지는 제2 레이저 빔이 이동하는 모습을 설명하기 위한 것이다.
도 5a는 실시예에 따른 제2 레이저 빔의 프로파일을 나타낸 것이며, 도 5b는 실시예에 따른 제2 레이저 빔의 빔 형상을 나타낸 것이다.
도 6 및 도 7은 실시예에 따른 레이저 조사 유닛을 나타낸 사시도 및 정면도이다.
도 8a 내지 도 8c는, 제1 레이저 빔이 마스크, 제1 및 제2 실린드리컬을 순차적으로 통과하는 과정에서, 빔 형상이 조정되는 모습을 설명하기 위한 도면이다
도 9a는 가공 대상물의 가공 영역에 폭 방향으로 이동되는 제2 레이저 빔이 조사되는 모습을 나타낸 도면이다. 도 9b는 도 9a의 제2 레이저 빔에 의해 가공 대상물의 가공 영역이 가공된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 레이저 조사 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 마스크와 제2 실린드리컬 렌즈 사이의 광경로에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 10의 광경로 길이 조절부의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 13a 및 도 13b는 도 12의 광경로 길이 조절부의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
“제1”, “제2” 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. “및/또는” 이라는 용어는 복수의 관련된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 항목들 중의 어느 하나의 항목을 포함한다.
도 1은 실시예에 따른 레이저 가공 장치(1)를 설명하기 위한 도면이며, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 가공 대상물(1000)을 설명하기 위한 도면이다. 도 2b는 도 2a의 일부 단면도이다.
도 1을 참조하면, 레이저 가공 장치(1)는 가공 대상물(1000)에 레이저 빔을 조사하는 장치로서, 레이저 광원(10)과 레이저 조사 유닛(100)을 포함한다. 가공 대상물(1000)은 가공 테이블(20)에 배치된다.
레이저 광원(10)은 제1 레이저 빔(L1)을 생성한다. 제1 레이저 빔(L1)의 빔 형상은 원형일 수 있다. 제1 레이저 빔(L1)의 빔 프로파일은 제1 방향, 예를 들어, 길이 방향(x축 방향)으로 일정하지 않을 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저 빔(L1)의 빔 프로파일은 길이 방향(x축 방향)으로 가우시안 분포를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저 빔(L1)의 빔 세기는 길이 방향(x축 방향)으로 중심부에서 양 측부로 갈수록 감소할 수 있다.
레이저 조사 유닛(100)은 레이저 광원(10)과 가공 대상물(1000) 사이에 배치된다. 가공 테이블(20) 및 레이저 조사 유닛(100) 중 적어도 하나는 상하 방향(z 방향)으로 이동할 수 있다. 가공 테이블(20) 및 레이저 조사 유닛(100) 중 적어도 하나는 수평 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 레이저 조사 유닛(100)은 x축 방향, y축 방향으로 이동할 수 있다.
레이저 조사 유닛(100)은 제1 레이저 빔(L1)의 빔 형상 및 빔 프로파일을 조정하여, 가공 대상물(1000)에 레이저 빔(이하, '제2 레이저 빔(L2)'이라 한다)을 조사할 수 있다. 레이저 조사 유닛(100)에서 출사되는 제2 레이저 빔(L2)의 빔 형상 및 빔 프로파일은 제1 레이저 빔(L1)의 빔 형상 및 빔 프로파일과 다르다. 여기서, 제1, 제2 레이저 빔(L1, L2)의 빔 형상은 제1, 제2 레이저 빔(L1, L2)의 조사 방향과 수직인 방향으로 단면 형상으로 정의한다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 레이저 가공 장치(1)에 의해 가공되는 가공 대상물(1000)은 반도체 웨이퍼일 수 있다. 반도체 웨이퍼는 기판(1100)과 기판(1100) 상에 배치된 저유전 물질층(1200)을 포함할 수 있다. 도면상 도시하지 않았으나, 저유전 물질층(1200)의 내부에는 금속 배선이 함께 배치될 수 있다. 금속 배선의 재질은, 구리, 알루미늄 등일 수 있다.
기판(1100)은 다양한 재질일 수 있으며, 일 예로서 실리콘 재질일 수 있다. 기판(1100)은 저유전 물질층(1200)에 비해 두꺼울 수 있다. 예를 들어, 기판(1100)의 두께는 저유전 물질층(1200)의 두께보다 5배 이상 클 수 있다. 보다 바람직하게는, 기판(1100)의 두께는 저유전 물질층(1200)의 두께보다 10배 이상 클 수 있다.
저유전 물질층(1200)은 유전율이 3.0 이하일 수 있다. 저유전 물질층(1200)은 유기 저유전 물질 또는 무기 저유전 물질을 포함할 수 있다. 유기 저유전 물질은 폴리이미드, 폴리아릴렌 에테르 및 사이클로부탄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 무기 저유전 물질은 폴리실세스퀴옥산(polysilsesquioxane)을 포함할 수 있다.
이러한 저유전 물질층(1200)은 깨지기 쉬운 취성을 가지기 때문에, 블레이드와 같은 기계적인 마찰력에 의한 가공이 현실적으로 어려울 수 있다. 그에 반해, 레이저 빔에 의한 가공은, 블레이드와 달리, 기계적인 마찰력이 작용하지 않기 때문에, 저유전 물질층(1200)에 대한 가공이 상대적으로 용이할 수 있다.
가공 대상물(1000)의 가공 영역(1210)에는 소정 깊이의 스크라이빙 라인(SL)이 형성될 수 있다. 레이저 가공 장치(1)는, 가공 대상물(1000)의 스크라이빙 라인(SL)을 따라, 저유전 물질층(1200)을 제거하는데 사용될 수 있다.
다만, 가공 대상물(1000)의 가공 영역(1210)의 수평 방향(x축 방향)으로 길이는 매우 좁을 수 있다. 예를 들어, 저유전 물질층(1200)의 가공 영역(1210)의 수평 길이(l1)는 80 um 이하일 수 있다. 가공 대상물(1000)의 가공 영역(1210)의 수직 두께는 매우 얇을 수 있다. 예를 들어, 저유전 물질층(1200)의 가공 영역(1210)의 수직 두께(t1)는 20 um 이하일 수 있다.
이와 같이, 저유전 물질층(1200)의 가공 영역(1210)의 수평 길이(l1) 및 수직 두께(t1)가 매우 작기 때문에, 저유전 물질층(1200)에 조사되는 제2 레이저 빔(L2)의 빔 프로파일 및 빔 형상에 따라, 가공 품질이 현저히 달라지게 된다.
예를 들어, 제2 레이저 빔(L2)의 빔 프로파일이 가우시안 분포를 가지거나, 빔 형상이 타원을 가지는 경우, 가공 품질이 현저히 불량해질 수 있다.
도 3a는 비교예에 따라 제2 레이저 빔(L2)이 가우시안 분포를 가지는 예를 나타낸 것이며, 도 3b는 도 3a의 제2 레이저 빔(L2)에 의해 가공 영역(1210)이 가공된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4는 비교예에 따라 타원 형상의 빔 형상을 가지는 제2 레이저 빔(L2)이 이동하는 모습을 설명하기 위한 것이다.
일 예로서, 저유전 물질층(1200)의 가공 영역(1210)에 조사된 제2 레이저 빔(L2)의 빔 프로파일이 길이 방향(x축 방향)으로 일정하지 않을 경우, 길이 방향(x축 방향)으로 가공 영역(1210)의 일부 영역은 제거되지 않고 남을 수 있다. 예를 들어, 도 3a와 같이, 제2 레이저 빔(L2)의 빔 프로파일이 가우시안 분포를 가질 경우, 최대 빔 세기(max)는 최소 빔 세기(min)의 10 배 이상일 수 있다. 그에 따라, 가공 영역(1210)의 중심 영역은 외곽 영역에 비해 이러한 제2 레이저 빔(L2)의 에너지가 집중되기 때문에, 도 3b와 같이, 제2 레이저 빔(L2)에 의해 가공 영역(1210)의 중심 영역은 제거되는 반면, 가공 영역(1210)의 외곽 영역은 제거되지 않게 된다. 그에 따라, 저유전 물질층(1200)의 가공 영역(1210)에 대한 가공이 불량해지게 된다. 가공 영역(1210)의 양 측면이 완만하게 가공되게 된다. 예를 들어, 가공 영역(1210)의 측면은 전체 가공 깊이(dt)의 60%의 깊이(d1)까지의 평균 경사 각도(θ1)가 50 ° 이하일 수 있다.
다른 예로서, 저유전 물질층(1200)의 가공 영역(1210)에 조사된 제2 레이저 빔(L2)의 빔 스팟(B21, B22, B23) 각각이 중심부의 폭과 단부의 폭 차이가 클 경우, 제2 레이저 빔(L2)이 이동하며 조사되는 과정에서, 가공 영역(1210)은 폭 방향(y축 방향)으로 제2 레이저 빔(L2)이 조사되는 정도가 달라진다.
예를 들어, 도 4와 같이, 제2 레이저 빔(L2)의 빔 형상이 타원일 경우, 제2 레이저 빔(L2)의 빔 스팟(B21, B22, B23)은 중심부의 폭이 최대이며, 단부의 폭이 최소로 나타난다. 단부의 폭은 0 이거나 매우 작게 나타난다.
제2 레이저 빔(L2)의 소정의 주파수를 가지며, 폭 방향(y축 방향)으로 소정 속도로 이동할 경우, 가공 영역(1210)에는 제2 레이저 빔(L2)이 폭 방향(y축 방향)으로 순차적으로 조사 된다.
타원 형상의 제2 레이저 빔(L2)은, 그 형상으로 인해, 가공 영역(1210)의 일부 영역에는 조사되지 않을 수 있다. 예를 들어, 순차적으로 조사되는 제2 레이저 빔(L2)은 가공 영역(1210)의 중심 영역은 중복해서 조사되지만, 가공 영역(1210)의 외곽 영역(E)에는 조사되지 않거나 조사되더라도 상대적으로 짧은 시간에 조사된다. 즉, 제2 레이저 빔(L2)이 폭 방향(y축 방향)으로 이동하며 조사되는 과정에서, 가공 영역(1210)의 외곽 영역(E)에는 제2 레이저 빔(L2)이 아예 조사되지 않거나, 조사되더라도 중앙 영역에 비해 짧은 시간만큼만 조사된다. 그에 따라, 제2 레이저 빔(L2)에 의한 가공이 완료될 때, 가공 영역(1210)의 외곽 영역(E)은 가공이 되지 않거나 불완전할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 실시예에 따른 레이저 가공 장치(1)에서는, 이러한 점을 고려하여, 레이저 조사 유닛(100)에 의해 조사되는 제2 레이저 빔(L2)의 빔 형상 및 빔 프로파일을 조정할 수 있다. 그에 따라, 빔 형상 및 빔 프로파일이 조정된 제2 레이저 빔(L2)이 가공 대상물(1000)에 조사될 수 있다.
예를 들어, 레이저 조사 유닛(100)은, 도 5a와 같이, 가공 대상물(1000)에 조사되는 제2 레이저 빔(L2)이 최대 빔 세기(max)와 최소 빔 세기(min)의 차이를 소정 범위 이내가 되도록 빔 프로파일을 조정할 수 있다. 일 예로서, 제2 레이저 빔(L2)의 빔 프로파일은 최대 빔 세기(max)가 최소 빔 세기(min)의 5배 이하일 수 있다. 또한, 레이저 조사 유닛(100)은, 도 5b와 같이, 제2 레이저 빔(L2)의 빔 형상을 길이 방향(x축 방향)으로 양 단부가 평행하도록 조정할 수 있다.
도 6 및 도 7은 실시예에 따른 레이저 조사 유닛(100)을 나타낸 사시도 및 정면도이다. 도 8a 내지 도 8c는, 제1 레이저 빔(L1)이 마스크(110), 제1 및 제2 실린드리컬 렌즈(121, 122)을 순차적으로 통과하는 과정에서, 빔 형상이 조정되는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 레이저 조사 유닛(100)은, 마스크(110), 제1 및 제2 실린드리컬 렌즈(121, 122)를 포함할 수 있다. 마스크(110), 제1 및 제2 실린드리컬 렌즈(121, 122)가 순차적으로 배치될 수 있다. 그에 따라, 제1 레이저 빔(L1)은 마스크(110), 제1 실린드리컬 렌즈(121) 및 제2 실린드리컬 렌즈(122)를 순차적으로 통과할 수 있다.
마스크(110)는 제1 레이저 빔(L1)의 길이 방향(x축 방향)으로 양 측부를 차단하는 슬릿(111)을 가진다. 슬릿(111)은 제1 레이저 빔(L1)에서 상대적으로 빔 세기가 큰 중심부는 통과시키되, 상대적으로 빔 세기가 작은 양 측부를 차단할 수 있다.
그에 따라, 가공 대상물(1000)에 조사되는 제2 레이저 빔(L2)은 도 5a와 같이, 최대 빔 세기(max)와 최소 빔 세기(min)의 차이가 소정 범위 이내가 되도록 빔 프로파일이 조정될 수 있다. 일 예로서, 제2 레이저 빔(L2)의 빔 프로파일은 최대 빔 세기(max)가 최소 빔 세기(min)의 5배 이하로 조정될 수 있다. 또한, 마스크(110)의 슬릿(111)에 의해, 도 5b와 같이, 제2 레이저 빔(L2)의 빔 형상이 길이 방향(x축 방향)으로 양 단부가 평행하도록 조정될 수 있다.
슬릿(111)의 적어도 일부는 서로 평행한 제1 변(1111)과 제2 변(1112)에 의해 정의될 수 있다. 슬릿(111)의 폭(또는 길이)(Ms)는 제1 변(1111)과 제2 변(1112) 사이의 간격일 수 있다. 슬릿(111)의 폭(Ms)는 제2 레이저 빔(L2)의 주파수와 제2 레이저 빔(L2)의 폭 방향(y축 방향)으로 이동 속도를 고려하여 설계될 수 있다.
다시 도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 실린드리컬 렌즈(121)는 제1 레이저 빔(L1)의 폭 방향(y축 방향)으로 작용하며, 길이 방향(x축 방향)으로 작용하지 않는다. 제1 실린드리컬 렌즈(121)는 제1 레이저 빔(L1)의 빔 형상을 폭 방향(y축 방향)으로 축소시키고, 길이 방향(x축 방향)으로 유지시킬 수 있다.
예를 들어, 제1 실린드리컬 렌즈(121)에 입사된 레이저 빔(L1)이 도 8a와 같이 제1 길이(l11)와 제1폭(w11)을 가질 경우, 제1 실린드리컬 렌즈(121)를 통과하여 제1 초점 거리(F1)에 조사된 제2 레이저 빔(L2)의 빔 형상은 도 8b와 같이, 폭 방향(y축 방향)으로는 제1 폭(w11)보다 작은 제2 폭(w12)을 가지며, 길이 방향(x축 방향)으로 제1 길이(l11)를 유지한다. 참고로, 도 8b에서는 설명의 편의상 마스크(110)의 영향을 배제한 상태를 도시하였다.
제1 실린드리컬 렌즈(121)는 볼록 실린드리컬 렌즈일 수 있다. 일 예로서, 제1 실린드리컬 렌즈(121)의 상면은 평평한 형상을 가지며, 하면은 원호 형상을 가질 수 있다. 제1 실린드리컬 렌즈(121)는 제1 초점 거리(F1)를 가질 수 있다.
가공 대상물(1000)은 제1 실린드리컬 렌즈(121)로부터 제1 초점 거리(F1)만큼 이격 배치될 수 있다. 가공 대상물(1000)이 제1 실린드리컬 렌즈(121)로부터 제1 초점 거리(F1)에 배치됨으로써, 제1 실린드리컬 렌즈(121)를 통과한 레이저 빔의 빔 형상의 폭 차이를 최소화할 수 있다.
제1 실린드리컬 렌즈(121)를 통과하여 제1 초점 거리(F1)에 조사된 레이저 빔은 이론적으로 선 형상을 가진다. 이는 제1 실린드리컬 렌즈(121)에 제1 레이저 빔(L1)이 평행하게 입사되는 것을 전제로 하는 것이다. 그러나, 실제로 제1 실린드리컬 렌즈(121)에 제1 레이저 빔(L1)이 완벽하게 평행하게 입사되지 않고 약간 퍼지게 입사되기 때문에, 그로 인해 제1 초점 거리(F1)에 조사된 레이저 빔의 빔 형상은 미세하지만 소정의 폭을 가지게 된다.
예를 들어, 제1 레이저 빔(L1)의 파장이 355 nm이고, 빔 프로파일이 가우시안 분포라고 가정할 때, 제2 레이저 빔(L2)의 폭은 약 11 um(=(4 * 355 nm * F1)/(π* w11))를 가질 수 있다.
다시 도 6 및 도 7을 참조하면, 제2 실린드리컬 렌즈(122)는 제1 레이저 빔(L1)의 길이 방향(x축 방향)으로 작용하며, 폭 방향(y축 방향)으로 작용하지 않는다. 예를 들어, 제2 실린드리컬 렌즈(122)는 제1 레이저 빔(L1)의 빔 형상을 길이 방향(x축 방향)으로 축소시키고, 폭 방향(y축 방향)으로 유지시킬 수 있다.
제1 실린드리컬 렌즈(121)를 통과한 제1 레이저 빔(L1)은 제2 실린드리컬 렌즈(122)에 의해 빔 형상의 길이가 작아진다. 그에 따라, 도 8c를 참조하면, 제2 실린드리컬 렌즈(122)를 통과하여, 제1 실린드리컬 렌즈(121)로부터 제1 초점 거리(F1)에 조사된 제2 레이저 빔(L2)의 빔 형상은, 길이 방향(x축 방향)으로 제1 길이(l11)보다 작은 제2 길이(l12)를 가지며, 폭 방향(y축 방향)으로 제2 폭(w12)을 가진다. 참고로, 도 8c에서는 설명의 편의상 마스크(110)의 영향을 배제한 상태를 도시하였다.
제2 실린드리컬 렌즈(122)는 볼록 실린드리컬 렌즈일 수 있다. 일 예로서, 제2 실린드리컬 렌즈(122)의 상면은 평평한 형상을 가지며, 하면은 원호 형상을 가질 수 있다. 제2 실린드리컬 렌즈(122)는 제2 초점 거리(F2)를 가진다.
제1 초점 거리(F1)는 제2 초점 거리(F2)보다 길다. 가공 대상물(1000)은 제2 실린드리컬 렌즈(122)로부터 제2 초점 거리(F2)보다 멀리 배치된다. 가공 대상물(1000)이 제2 실린드리컬 렌즈(122)로부터 제2 초점 거리(F2)보다 멀게 배치됨으로써, 소정의 길이를 가지는 레이저 빔이 가공 대상물(1000)에 조사될 수 있다.
실시예에 따른 레이저 가공 유닛(1000)에서 마스크(110)의 슬릿(111)과 제2 실린드리컬 렌즈(122)는 이미지 광학계를 구성한다. 이미지면에 나타나는 제2 레이저 빔(L2)의 길이는 제2 실린드리컬 렌즈(122)와 슬릿(111) 사이의 광 경로 길이 (D), 슬릿(111)의 폭(Ms)에 의해 형성되는 슬릿 이미지에 의해 결정될 수 있다.
예를 들어, 제2 레이저 빔(L2)의 길이가 50 um가 되도록 설계하기 위하여, 제2 실린드리컬 렌즈(122)의 제2 초점 거리(F2)가 50 mm이고, 마스크(110)에 입사된 제1 레이저 빔(L1)의 길이(l11) 및 폭(w11)이 4 mm, 슬릿(111)의 폭(Ms)이 3 mm이며, 제2 실린드리컬 렌즈(122)와 슬릿(111) 사이의 광 경로 길이(D)가 3050 mm일 때, 제2 실린드리컬 렌즈(122)에 의해 형성된 슬릿(111)의 이미지는, (D * F2)/(D - F2)= 50.8 mm 위치에 맺히게 된다. 다시 말해서, 슬릿(111)의 이미지는 제2 실린드리컬 렌즈(122)의 초점 거리(F2)보다 0.8 mm 더 먼 위치에 맺히게 된다. 즉, 슬릿(111)의 이미지는 제2 실린드리컬 렌즈(122)의 초점 거리(F2)보다 0.8 mm 더 먼 위치에, 50um 길이로 나타난다.
이러한 이미지 광학계에 의해, 슬릿(111)을 통과한 제1 레이저 빔(L1)은 상기 이미지면 위치에서 50 um 길이를 가지는 제2 레이저 빔(L2)으로 맺히게 된다. 이 과정에서, 제1 레이저 빔(L1)의 양 단부가 마스크(110)에 의해 차단되어, 이미지면에 맺힌 제2 레이저 빔(L2)의 빔 형상은 길이 방향(x축 방향)으로 양 단부가 평행하게 나타난다. 제2 레이저 빔(L2)의 빔 형상은 제2 길이(l12)보다 짧은 제3 길이(l13)를 가질 수 있다.
상기와 같이, 제1 길이(l11)과 제1 폭(w11)을 가지는 제1 레이저 빔(L1)이 마스크(110), 제1 실린드리컬 렌즈(121) 및 제2 실린드리컬 렌즈(122)를 통과함으로써, 도 8d와 같이, 길이 방향(x축 방향)으로 양 단부에 평행한 외곽선을 가지며, 제3 길이(l13)와 제2 폭(w12)을 가지는 제2 레이저 빔(L2)이 가공 대상물(1000)의 가공 영역(1210)에 조사된다.
도 9a는 가공 대상물(1000)의 가공 영역(1210)에 폭 방향(y축 방향)으로 이동되는 제2 레이저 빔(L2)이 조사되는 모습을 나타낸 도면이다. 도 9b는 도 9a의 제2 레이저 빔(L2)에 의해 가공 대상물(1000)의 가공 영역(1210)이 가공된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 9a를 참조하면, 제2 레이저 빔(L2)이 소정의 주파수를 가지며 폭 방향(y축 방향)으로 이동함에 따라, 복수 개의 제2 레이저 빔(L2)의 빔 스팟(beam spot)(B210, B220, B230)이 가공 대상물(1000)에 폭 방향(y축 방향)으로 배열된다.
제2 레이저 빔(L2)은 길이 방향(x축 방향)으로는 슬릿(111)을 포함한 이미지 광학계에 의해 양 단부가 평행하게 나타나지만, 폭 방향(y축 방향)으로는 이미지 광학계가 작용하지 않기 때문에 양 단부가 평행하지 않을 수 있다. 제2 레이저 빔(L2)의 빔 스팟은 폭 방향(y축 방향)으로 양 단부가 볼록한 곡선 형태를 가진다.
상기와 같이, 제2 레이저 빔(L2)의 빔 스팟(B210, B220, B230)은 길이 방향(x축 방향)으로 양 단부가 서로 평행한 형태를 가지기 때문에, 길이 방향(x축 방향)으로 중앙부의 폭(W1)과 양 단부의 폭(W2) 차이를 줄일 수 있다. 예를 들어, 길이 방향(x축 방향)으로 단부의 폭(W2)은 중앙부의 폭(W1)의 50 % 이상이 될 수 있다. 예를 들어, 제2 레이저 빔(L2)의 빔 스팟(B210, B220, B230)은 중앙부의 폭(W1)이 11 um일 때, 단부의 폭(W2)이 6 um일 수 있다.
제2 레이저 빔(L2)의 빔 스팟(B210, B220, B230) 사이의 거리(D1)는, 제2 레이저 빔(L2)의 이동 속도 및 제2 레이저 빔(L2)의 주파수에 의해 결정될 수 있다. 여기서, 빔 스팟(B210, B220, B230) 사이의 거리(D1)는 빔 스팟(B210, B220, B230)의 폭 방향으로 중심선 사이의 거리일 수 있다.
예를 들어, 제2 레이저 빔(L2)의 주파수가 50 kHz이며, 폭 방향(y축 방향)으로 이동 속도가 300 mm/s일 때, 제2 레이저 빔(L2)의 빔 스팟(B210, B220, B230) 사이의 거리(D2)는 6 um (=300 mm/s * 1/(50/1000) s)일 수 있다.
제2 레이저 빔(L2)의 빔 스팟(B210, B220, B230)의 단부의 폭(W2)은 제2 레이저 빔(L2)의 빔 스팟(B210, B220, B230) 사이의 거리(D2) 이상일 수 있다. 그에 따라, 제2 레이저 빔(L2)이 폭 방향(y축 방향)으로 이동하며 가공 영역(1210)에 조사되는 과정에서, 제2 레이저 빔(L2)이 가공 영역(1210)의 외곽 영역에 조사되지 않는 것을 방지할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 실시예에 따른 제2 레이저 빔(L2)에 의해 가공 영역(1210)은 양 측면이 경사지게 가공될 수 있다. 예를 들어, 가공 영역(1210)의 측면은 전체 가공 깊이(dt)의 60% 까지의 깊이(d1)까지의 평균 경사 각도(θ1)가 60 도 이상의 각도를 가질 수 있다. 예를 들어, 가공 영역(1210)의 전체 가공 깊이(dt)가 약 15 um ~ 20 um일 경우, 가공 영역(1210)의 측면은 약 10 um의 가공 깊이까지의 평균 경사 각도가 약 65도일 수 있다.
또한, 가공 영역(1210)은 제2 레이저 빔(L2)에 의해 바닥면이 상대적으로 매끄럽게 가공될 수 있다. 예를 들어, 제2 레이저 빔(L2)에 의한 가공 과정에서, 가공 영역(1210)의 바닥면은 미세한 돌기들(1211)이 형성되더라도, 이러한 미세한 돌기들(1211)의 돌출 높이(t11)는 5 um 이하가 되도록 가공될수 있다.
상기와 같이, 실시예에 따른 레이저 조사 유닛(100)에서는, 마스크(110)의 슬릿(111)에 의해 제1 레이저 빔(L1)의 길이 방향(x축 방향)으로 양 측부를 차단하고, 제1, 제2 실린드리컬 렌즈(121, 122)에 의해 제1 레이저 빔(L1)의 폭 및 길이를 조정함으로써, 가공 영역(1210)을 깊이 방향(z축 방향) 및 폭 방향(y축 방향)으로 균일하게 가공할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치(1)의 레이저 조사 유닛(100)을 설명하기 위한 도면이다. 도 11은 마스크(110)와 제2 실린드리컬 렌즈(122) 사이의 광경로 길이(D)에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도 12는 도 10의 광경로 길이 조절부의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 13a 및 도 13b는 도 12의 광경로 길이 조절부의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 실시예에 따른 레이저 조사 유닛(100a)은, 마스크(110), 제1, 제2 실린드리컬 렌즈(121, 122) 및 광경로 길이 조절부(130)를 포함한다. 상술한 실시예들과 동일한 구성에 대해서는, 동일한 도면 부호를 사용하였으며, 중복 설명은 생략한다.
광경로 길이 조절부(130)는 제2 실린드리컬 렌즈(122)와 마스크(110) 사이에 배치된다. 예를 들어, 광경로 길이 조절부(130)는 제1 실린드리컬 렌즈(121)와 마스크(110) 사이에 배치된다.
광경로 길이 조절부(130)는, 제2 실린드리컬 렌즈(122)와 마스크(110) 사이의 광경로 길이를 조절한다. 예를 들어, 광경로 길이 조절부(130)는 제2 실린드리컬 렌즈(122)와 마스크(110) 사이의 광경로 길이를 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
도 11을 참조하면, 가공 대상물(1000)에 조사되는 제2 레이저 빔(L2)의 길이는, 마스크(110)의 슬릿(111)의 폭, 제2 실린드리컬 렌즈(122)와 마스크(110) 사이의 광 경로 길이(D) 및 제2 실린드리컬 렌즈(122)와 가공 대상물(1000) 사이의 거리(D2)에 의해 결정될 수 있다.
상술한 것처럼, 가공 대상물(1000)의 가공 영역(1210)이 매우 작을 경우, 제2 레이저 빔(L2)의 길이는 가공 영역(1210)의 길이보다 작다. 예를 들어, 가공 대상물(1000)의 가공 영역(1210)의 길이가 60um ~ 80 um일 경우, 제2 레이저 빔(L2)의 길이는 가공 영역(1210)의 길이보다 작은 50 um일 수 있다. 그에 반해, 마스크(110)에 입사되는 제1 레이저 빔(L1)의 길이는 제2 레이저 빔(L2)의 길이보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 레이저 빔(L1)의 길이는 4 mm 일 수 있다.
제2 실린드리컬 렌즈(122)와 가공 대상물(1000) 사이의 거리(D2)가 정해져 있을 경우, 제2 레이저 빔(L2)의 길이를 줄이기 위한 방법으로서, 슬릿(111)의 폭을 작게 하는 것을 고려해볼 수 있다. 그러나, 슬릿(111)의 폭을 작게 할 경우, 차단되는 제1 레이저 빔(L1)의 면적이 증가하게 되고, 그에 따라 제1 레이저 빔(L1)의 에너지 손실이 증가하게 된다.
제2 실린드리컬 렌즈(122)와 가공 대상물(1000) 사이의 거리(D2)가 정해져 있을 경우, 제2 레이저 빔(L2)의 길이를 줄이기 위한 방법으로서, 마스크(110)와 제2 실린드리컬 렌즈(122) 사이의 광 경로 길이를 증가시키는 것을 고려해볼 수 있다. 그러나, 제2 레이저 빔(L2)의 길이가 작아질 수록, 마스크(110)와 제2 실린드리컬 렌즈(122) 사이의 광 경로 길이가 증가하게 되며, 이는 레이저 조사 유닛(100a)의 크기 증가로 이어질 수 있다. 예를 들어, 마스크(110)와 제2 실린드리컬 렌즈(122) 사이의 광 경로 길이가 수 m, 예를 들어 3 m ~ 5m가 필요할 수 있으며, 그에 따라 레이저 조사 유닛(100a)의 크기가 매우 커지게 된다.
실시예에 따른 레이저 조사 유닛(100a)은, 크기 증가를 최소화하면서도 광 경로 길이를 증가시킬 수 있는 광경로 길이 조절부(130)를 더 포함한다. 그에 따라, 제1 레이저 빔(L1)의 에너지 손실의 증가를 최소화하고, 레이저 조사 유닛(100a)의 크기 증가를 최소화면서도, 제2 레이저 빔(L2)의 길이를 줄일 수 있게 된다.
도 12를 참조하면, 광경로 길이 조절부(130)는, 상대적으로 짧은 공간 내에서, 광 경로 길이를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 광경로 길이 조절부(130)는 복수의 바이 프리즘(141, 142, 143, 144)과 적어도 하나의 반사 미러(151, 152, 153, 154)를 포함할 수 있다.
바이 프리즘(141, 142, 143, 144)의 제1면은 제1 레이저 빔(L1)을 반사 미러(151, 152, 153, 154)를 향하도록 반사하며, 반사 미러(151, 152, 153, 154)는 제1 레이저 빔(L1)을 바이 프리즘(141, 142, 143, 144)의 제2면을 향하도록 반사한다. 반사 미러(151, 152, 153, 154)는 도면과 같이 복수 개일 수 있으나, 이에 한정되지 아니하며, 단수 개일 수도 있다.
바이 프리즘(141, 142, 143, 144)은 제1 레이저 빔(L1)의 입사 방향과 교차하는 방향으로 이동 가능할 수 있다. 제1 레이저 빔(L1)의 입사 방향은 제2 레이저 빔(L2)의 조사 방향과 평행하거나 일치할 수 있다. 복수의 바이 프리즘(141, 142, 143, 144)이 선택적으로 이동함에 따라, 제1 레이저 빔(L1)의 광 경로 길이를 조절할 수 있다.
도 13a를 참조하면, 제1 바이 프리즘(141, 142, 143, 144)이 이동할 경우, 제1 레이저 빔(L1)은 제1 바이 프리즘(141, 142, 143, 144) 및 제1 반사 미러(151, 152, 153, 154)에 반사되지 않고, 제2 바이 프리즘(141, 142, 143, 144)에 의해 반사된다. 그에 따라, 광 경로 길이가 도 12에 개시된 광 경로 길이보다 짧아지게 된다.
도 13b를 참조하면, 제1, 제2 바이 프리즘(141, 142, 143, 144)이 이동함에 따라, 제1 레이저 빔(L1)은 제1, 제2 바이 프리즘(141, 142, 143, 144) 및 제1, 제2 반사 미러(151, 152, 153, 154)에 의해 반사되지 않게 된다. 그에 따라, 광 경로 길이는 도 12, 도13a에 개시된 광 경로 길이보다 짧아지게 된다.
실시예에 따른 레이저 조사 유닛(100a)에서는, 광 경로 길이 조절부(130)의 복수의 바이 프리즘(141, 142, 143, 144)이 선택적으로 이동함에 따, 마스크(110)와 제2 실린드리컬 렌즈(122) 사이의 광 경로 길이(D)를 용이하게 조절할 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는 마스크(110), 제1, 제2 실린드리컬 렌즈(121, 122)가 순차적으로 배치된 예를 중심으로 설명하였다. 그러나, 레이저 조사 유닛(100, 100a)에서 구성의 배치는 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 적절히 변경될 수 있음은 물론이다.
이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
1 : 레이저 가공 장치 10 : 레이저 광원
20 : 가공 테이블 100, 100a : 레이저 조사 유닛
110 : 마스크 111 : 슬릿
121 : 제1 실린드리컬 렌즈 122 : 제2 실린드리컬 렌즈
130 : 광 경로 길이 조절부 141, 142, 143, 144 : 바이 프리즘
151, 152, 153, 154 : 반사 미러 1000 : 가공 대상물
1100 : 기판 1200 : 저유전 물질층
1210 : 가공 영역 SL : 스크라이빙 라인
L1 : 제1 레이저 빔 L2 : 제2 레이저 빔

Claims (19)

  1. 제1 레이저 빔을 생성하는 레이저 광원;
    상기 레이저 광원과 가공 대상물 사이에 배치되며, 상기 제1 레이저 빔의 빔 형상 및 빔 프로파일을 조정한 제2 레이저 빔을 상기 가공 대상물에 조사하는 레이저 조사 유닛;을 포함하며,
    상기 레이저 조사 유닛은,
    상기 제1 레이저 빔의 제1 방향으로 양 측부를 차단하는 슬릿을 가지는 마스크와,
    상기 제1 레이저 빔의 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 폭을 조정하도록 구성된 제1 실린드리컬 렌즈와,
    상기 제1 레이저 빔의 상기 제1 방향으로 길이를 조정하도록 구성된 제2 실린드리컬 렌즈를 포함하며,
    상기 제1 실린드리컬 렌즈는 제1 초점 거리를 가지며,
    상기 제2 실린드리컬 렌즈는 제2 초점 거리를 가지며,
    상기 가공 대상물이 상기 제1 실린드리컬 렌즈의 상기 제1 초점거리에 배치되며 상기 제2 실린드리컬 렌즈의 상기 제2 초점 거리보다 멀게 배치되도록, 상기 제2 실린드리컬 렌즈로부터 제1 초점까지의 거리는 상기 제2 실린드리컬 렌즈로부터 제2 초점까지의 거리보다 긴, 레이저 가공장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 초점 거리는 제2 초점 거리보다 긴, 레이저 가공장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레이저 광원과 상기 제2 실린드리컬 렌즈 사이에 제1 실린드리컬 렌즈가 배치되며,
    상기 레이저 광원과 상기 제1 실린드리컬 렌즈 사이에 상기 마스크가 배치된, 레이저 가공장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 레이저 빔의 제1 방향으로 길이는,
    상기 슬릿의 제1 방향으로 폭, 상기 마스크와 상기 제2 실린드리컬 렌즈 사이의 광 경로 길이 및 상기 제2 실린드리컬 렌즈와 상기 가공 대상물 사이의 거리에 의해 결정되는, 레이저 가공장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가공 대상물 또는 상기 레이저 조사 유닛 중 적어도 하나가 상기 제2 방향으로 이동 가능하며,
    상기 제2 레이저 빔이 상기 제2 방향을 따라 상기 가공 대상물에 조사되는, 레이저 가공장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 레이저 빔이 상기 제2 방향을 따라 상기 가공 대상물에 조사될 때, 상기 가공 대상물에 복수 개의 빔 스팟이 나타나며,
    상기 복수 개의 빔 스팟 각각의 상기 제1 방향으로 단부의 폭은 인접한 빔 스팟 사이의 거리 이상인, 레이저 가공장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 레이저 빔의 빔 형상은 원형이며,
    상기 제2 레이저 빔의 빔 형상은 상기 제1 방향으로 양 단부가 상기 제2 방향과 평행한, 레이저 가공장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 레이저 조사 유닛은 상기 마스크와 상기 제2 실린드리컬 렌즈 사이의 광경로 길이를 조절하는 광경로 길이 조절부를 더 포함하는, 레이저 가공장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광경로 길이 조절부는,
    상기 제1 레이저 빔을 반사하는 제1면 및 제2면을 가지며, 상기 제2 레이저 빔의 조사 방향과 교차하는 방향으로 이동 가능한 복수의 바이 프리즘(Bi-prism)과,
    상기 제1면에 의해 반사된 제1 레이저 빔을 상기 제2면을 향하도록 반사하는 적어도 하나의 반사 미러를 포함하는, 레이저 가공장치.
  10. 마스크에 의해, 입사된 제1 레이저 빔의 제1 방향으로 양 측부를 차단하는 단계;
    제1 실린드리컬 렌즈에 의해, 상기 제1 레이저 빔의 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 폭을 조정하는 단계;
    제2 실린드리컬 렌즈에 의해, 상기 제1 레이저 빔의 상기 제1 방향으로 길이를 조정하는 단계; 및
    상기 제2 실린드리컬 렌즈를 통과한 제2 레이저 빔을 상기 제2 방향을 따라 가공 대상물에 조사하는 단계;를 포함하며,
    상기 제1 실린드리컬 렌즈는 제1 초점 거리를 가지며,
    상기 제2 실린드리컬 렌즈는 제2 초점 거리를 가지며,
    상기 가공 대상물이 상기 제1 실린드리컬 렌즈의 상기 제1 초점거리에 배치되며 상기 제2 실린드리컬 렌즈의 상기 제2 초점 거리보다 멀게 배치되도록, 상기 제2 실린드리컬 렌즈로부터 제1 초점까지의 거리는 상기 제2 실린드리컬 렌즈로부터 제2 초점까지의 거리보다 긴, 레이저 가공 방법.
  11. 입사된 제1 레이저 빔과 다른 빔 형상 및 다른 빔 프로파일을 가지는 제2 레이저 빔을 가공 대상물에 조사하는 레이저 조사 유닛으로서,
    상기 제1 레이저 빔의 제1 방향으로 양 측부를 차단하는 슬릿을 가지는 마스크;
    상기 제1 레이저 빔의 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 폭을 조정하도록 구성된 제1 실린드리컬 렌즈; 및
    상기 제1 레이저 빔의 상기 제1 방향으로 길이를 조정하도록 구성된 제2 실린드리컬 렌즈;를 포함하며,
    상기 제1 실린드리컬 렌즈는 제1 초점 거리를 가지며,
    상기 제2 실린드리컬 렌즈는 제2 초점 거리를 가지며,
    상기 가공 대상물이 상기 제1 실린드리컬 렌즈의 상기 제1 초점거리에 배치되며 상기 제2 실린드리컬 렌즈의 상기 제2 초점 거리보다 멀게 배치되도록, 상기 제2 실린드리컬 렌즈로부터 제1 초점까지의 거리는 상기 제2 실린드리컬 렌즈로부터 제2 초점까지의 거리보다 긴, 레이저 조사 유닛.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 초점 거리는 제2 초점 거리보다 긴, 레이저 조사 유닛.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2 레이저 빔의 제1 방향으로 길이는,
    상기 슬릿의 제1 방향으로 길이, 상기 마스크와 상기 제2 실린드리컬 렌즈 사이의 광 경로 길이 및 상기 제2 실린드리컬 렌즈와 상기 가공 대상물 사이의 거리에 의해 결정되는, 레이저 조사 유닛.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제2 레이저 빔이 상기 제2 방향을 따라 상기 가공 대상물에 조사되는, 레이저 조사 유닛.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 레이저 빔이 상기 제2 방향을 따라 상기 가공 대상물에 조사될 때, 상기 가공 대상물에 복수 개의 빔 스팟이 나타나며,
    상기 복수 개의 빔 스팟 각각의 상기 제1 방향으로 단부의 폭은 인접한 빔 스팟 사이의 거리 이상인, 레이저 조사 유닛.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 레이저 빔의 빔 형상은 원형이며,
    상기 제2 레이저 빔의 빔 형상은 상기 제1 방향으로 양 단부가 상기 제2 방향과 평행한, 레이저 조사 유닛.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제2 레이저 빔의 빔 프로파일은,
    최대 빔 세기가 최소 빔 세기의 5배 이하인, 레이저 조사 유닛.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 레이저 조사 유닛은 상기 마스크와 상기 제2 실린드리컬 렌즈 사이의 광경로 길이를 조절하는 광경로 길이 조절부를 더 포함하는, 레이저 조사 유닛.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 광경로 길이 조절부는,
    상기 제1 레이저 빔을 반사하는 제1면 및 제2면을 가지며, 상기 제2 레이저 빔의 조사 방향과 교차하는 방향으로 이동 가능한 복수의 바이 프리즘(Bi-prism)과,
    상기 제1면에 의해 반사된 제1 레이저 빔을 상기 제2면을 향하도록 반사하는 적어도 하나의 반사 미러를 포함하는, 레이저 조사 유닛.
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